22  Ekstrakcja sekwencyjna

22.1 Roztwory ekstrahujące

Odczynniki

Wszystkie odczynniki o czystości analitycznej (Ultrapure, cz. d. a.).

• Roztwór A: 0.11 mol CH₃COOH

  25.0 cm³ lodowatego kwasu octowego (CH₃COOH_bezw.) dodać do 500.0 cm³ wody redestylowanej (MilliQ) i dopełnić do 1000.0 cm³, wymieszać (C = 0.43 mol/dm³). Następnie rozcieńczyć go czterokrotnie (4). Otrzymany roztwór o stężeniu C = 0.11 mol/dm³ wykorzystać do ekstrakcji.

• Roztwór B: 0.05 mol NH₂OH·HCl

  Rozpuścić 6.95 g chlorowodorku hydroksyloaminy (NH₂OH·HCl) w 900.0 cm³ wody redestylowanej (MilliQ) i zakwasić stężonym kwasem azotowym (V) do pH = 2. Dopełnić do 1000.0 cm³ i wymieszać.

• Roztwór C: 8.8 mol H₂O₂ (30%)

  Roztwór H₂O₂ o stężeniu 8.8 mol/dm³ (dostępny w handlu jako roztwór o stężeniu 30%).

• Roztwór D: 1 mol CH₃COONH₂

  Rozpuścić 77.1 g octanu amonu (CH₃COONH₄) w 900.0 cm³ wody redestylowanej (MilliQ) i zakwasić stężonym kwasem azotowym (V) do pH = 2. Dopełnić do 1000.0 cm³ i wymieszać.

• Roztwory do frakcji metali, związanych z glinokrzemianami:

  • Stężony kwas azotowy (V) (HNO₃).
  • Stężony kwas fluorowodorowy (HF).
  • Roztwór kwasu azotowego (V) o stężeniu C = 0.1 mol/dm³.

22.2 Ekstrakcja sekwencyjna

• Odważyć z dokładnością 0.001 g, około 1.0 lub 0.5 g osadu (w przeliczeniu na suchą masę).
• Osad przenieść do próbówki teflonowej.
• W każdej serii przygotować co najmniej jedną próbę ślepą z wykorzystaniem pustej próbówki.
• Natychmiast po ukończeniu jednego etapu należy przystąpić do kolejnego etapu ekstrakcji. Ekstrakcję próbek osadu i zawiesin dla uzyskania każdej z frakcji przeprowadza się w temperaturze pokojowej w ciągu 16 h.

22.2.1 Frakcja I

Jony metali zaadsorbowane na powierzchni osadu

• Dodać 10.0 cm³roztworu A.
• Wytrząsać przez 16 godzin.
• Odwirować przez 15 minut w wirówce typu MPW-340 przy 3500 RPM.
• Roztwór zdekantować i przenieść do opisanych próbówek polietylenowych (PE).
• Do przygotowanego roztworu frakcji I dodać 100 μL stężonego kwasu azotowego (V).
• Przechowywać w lodówce do czasu analizy.

22.2.2 Frakcja II

Jony metali związane z tlenkami i wodorotlenkami żelaza (III) i manganu (IV)

• Pozostały w próbówce osad przemyć wodą redestylowaną (MilliQ), zdekantować i odrzucić roztwór wodny.
• Dodać 10.0 cm³ roztworu B (przygotowanego w dniu ekstrakcji).
• Wytrząsać przez 16 godzin.
• Odwirować przez 15 minut w wirówce typu MPW-340 przy 3500 RPM.
• Roztwór zdekantować i przenieść do opisanych próbówek polietylenowych (PE).
• Do przygotowanego roztworu frakcji II dodać 100 μL stężonego kwasu azotowego (V).
• Przechowywać w lodówce do czasu analizy.

22.2.3 Frakcja III

Jony metali związane z materią organiczną

• Pozostały w próbówce osad przemyć wodą redestylowaną (MilliQ), zdekantować i odrzucić roztwór wodny.
• Dodawać powoli, małymi porcjami roztwór C.

Reakcja

Reakcja zachodzi wyjątkowo burzliwie. Próbówka może wymagać wielokrotnego obstukiwania w celu zagaszenia gwałtownej reakcji. Do momentu uspokojenia reakcji należy obserwować i kontrolować próbówki.

• Pozostawić na dobę w temperaturze pokojowej.
• Ogrzewać w bloku grzewczym przez 1 godzinę w temperaturze 85 °C.
• Odparować roztwór.
• Do pozostałości dodać 10.0 cm³ roztworu D.
• Wytrząsać przez 16 godzin.
• Odwirować przez 15 minut w wirówce typu MPW-340 przy 3500 RPM.
• Roztwór zdekantować i przenieść do opisanych próbówek polietylenowych (PE).
• Do przygotowanego roztworu frakcji III dodać 100 μL stężonego kwasu azotowego (V).
• Przechowywać w lodówce do czasu analizy.

22.2.4 Frakcja IV

Jony wbudowane w siatkę krystaliczną glinokrzemianów; frakcja rezydualna

• Pozostały w próbówce osad przemyć wodą redestylowaną (MilliQ), zdekantować i odrzucić roztwór wodny.
• Do pozostałości dodać:
  • 3 cm³ stężonego kwasu azotowego (V).
  • 3 cm³ stężonego kwasu fluorowodorowego.
• Ogrzewać w bloku grzewczym przez 4 godziny w temperaturze 120 °C.
• Odparować do sucha.
• Suchą pozostałość przenieść ilościowo do probówki polietylenowej przy pomocy kwasu azotowego o stężeniu C = 0.1 mol/dm³.
• Przechowywać w lodówce do czasu analizy.

22.3 Oznaczenie koncentracji w osadach

Stężenia metali w poszczególnych frakcjach oznacza się metodą Absorbcyjnej spektrometrii atomowej (ASA; Atomic absorption spectroscopy (AAS)). We współpracy z IO PAN w Sopocie wykorzystujemy spektrometr AA-6800 (Shimadzu) z podajnikiem próbek ASC-6100. AAS stosuje się technikę płomieniową (płomień: acetylen-powietrze) oraz system korekcji tła (lampę deuterową). Przed rozpoczęciem oznaczania stężeń roztwory odpowiednio rozcieńczono, przygotowując do właściwych pomiarów absorbancji na AAS.

22.4 Rejestr zmian

• 08.12.2022 MZ: wersja inicjalna Quarto. Rozwinięcie treści. Za Jolanta Walkusz-Miotk (IO PAN).
• 29.05.2023 MZ: Quarto book chapter.